Stefan Drzewiecki – wybitny polski inżynier, wynalazca, pionier

Stefan Drzewiecki – wybitny polski inżynier, wynalazca,
pionier konstrukcji samolotów
i łodzi podwodnych z napędem elektrycznym
Stefan Drzewiecki (1844 – 1938)
W kwietniu 2008 roku minie 70 lat od śmierci Stefana Drzewieckiego, jednego z wybitnych polskich inżynierów, wynalazki
którego znane na całym świecie związane były między innymi
z wykorzystaniem elektryczności i silników spalinowych i parowych.
Stefan Drzewiecki był potomkiem znakomitej polskiej rodziny
ziemiańskiej. Jego dziadek, Józef Borsza-Drzewiecki z Drzewicy
herbu Nałęcz (1772–1852) był posłem na Sejm Rzeczypospolitej
w 1792, pułkownikiem w czasie insurekcji kościuszkowskiej, żołnierzem Legionów i Legii Naddunajskiej, a od 1817 marszałkiem
szlachty powiatu krzemienieckiego.
Stefan Drzewiecki urodził się w Wigilię
roku 1844 r.1) w rodzinnym majątku Kunka,
w powiecie hajsyńskim, podolskiej guberni2), jako syn Karola Borszy-Drzewieckiego z Drzewicy herbu Nałęcz (1805–1879),
wychowanka Liceum Krzemienieckiego,
literata i powstańca z 1831 r. oraz Hortensji Jaroszyńskiej z Jaroszynki herbu
Jaroszyński.
W 1859 r. ojciec umieścił 15-letniego
Stefana w szkole w Auteuil (miasto w
regionie Île-de-France). We Francji ukończył szkołę średnią, a następnie podjął
Herb Drzewieckich
studia w L’Ecole Centrale des Arts et
Nałęcz
Manufactures w Paryżu.
1)
2)
Większość źródeł podaje datę urodzenia Stefana Drzewieckiego 24-12-1844,
ale np. w [1] podano datę 26-07-1844
Obecnie Rejon Hajsyński w Obwodzie Winnickim Ukrainy
marzec
2008
W latach 1863-64, podczas studiów, przebywał na ziemiach
polskich uczestnicząc prawdopodobnie w powstaniu styczniowym. Po powrocie do Paryża ukończył studia i uzyskawszy
dyplom inżyniera zajął się pracą wynalazczą.
W 1867 r. opatentował pierwszy wynalazek – licznik kilometrów dla dorożek konnych, który wszedł do produkcji. Produkcję
przerwał jednak wybuch wojny francusko-pruskiej, a później
Komuny Paryskiej w 1871 r. Brał udział w walkach po stronie
komunardów, w związku z czym po upadku Komuny wyjechał
z Francji i osiedlił się w Wiedniu. Wziął udział w wiedeńskiej
Wystawie Powszechnej w 1873 roku gdzie przedstawił kilka
wynalazków: automatyczny sprzęg wagonów, rejestrator prędkości pociągów (prawzór dzisiejszej czarnej skrzynki), regulator
silników parowych i wodnych, regulator paraboliczny i cyrkiel do
wykreślania przekrojów stożkowych. Otrzymał za swe wynalazki
dwie nagrody. Niektóre z wynalazków zakupiły koleje austriackie.
Wynalazki Drzewieckiego wzbudziły duże zainteresowanie w
Rosji. Po wystawie został zaproszony do Petersburga na stały
pobyt i powierzono mu wykonywanie wynalazków dla rosyjskiej
marynarki wojennej. W 1874 r. skonstruował przyrząd samoczynnie kreślący na mapie drogę statku, tzw. dromograf, który
sprawdzono praktycznie.
W roku 1877 Stefan Drzewiecki zaprojektował i zbudował
z własnych środków okręt podwodny. Kadłub o długości 5 m
i wysokości 2 m wykonał z płyt stalowych. Załogę stanowiła
1 osoba, która kręcąc pedałami typu rowerowego napędzała
śrubę. Część dolną zajmował zbiornik balastowy, nad którym
znajdował się zbiornik sprężonego powietrza o ciśnieniu 100-200 atmosfer. Powietrze to było przeznaczone do oddychania
i szasowania zbiornika balastowego przy wynurzeniu. Regulacja
szczątkowej pływalności okrętu Drzewieckiego odbywała się w
wyniku zmiany objętości cylindra z tłokiem sterowanym pokrętłem z wnętrza pojazdu. Część górna pojazdu była zakończona
szklanym kołpakiem, przez który obserwowano przestrzeń w
położeniu nawodnym. Uzbrojenie stanowiła mina z materiałem
wybuchowym, którą mocowano posługując się gumowymi rękawami. Po odpłynięciu na bezpieczną odległość minę detonowano zdalnie elektrycznie. Ster kierunku znajdował się w części
dziobowej okrętu. Latem 1879 r. rozpoczęto próby w porcie i na
redzie Odessy. Drzewiecki demonstrując admiralicji możliwości
okrętu podpłynął w położeniu podwodnym do zakotwiczonej barki,
zamocował do jej dna minę i po odejściu na bezpieczną odległość
wysadził ją w powietrze. Sukces ten nie spowodował większego
zainteresowania okrętem.
www.energetyka.eu
strona
213
W tym samym roku nad brzegami Newy w Petersburgu
Drzewiecki zbudował „podwodny aparat minowy”. Przy wyporności 11,5 t miał on długość 5,7 m, szerokość 1,2 m i wysokość
1,7 m. Rozpoczęcie budowy było rezultatem stanowczości
i energii Drzewieckiego, który wreszcie uzyskał środki finansowe
niezbędne do budowy wymarzonego okrętu. Kadłub w kształcie
wrzeciona, w przekroju poprzecznym – trójkąta. Na 14 wręgach
zamocowano poszycie z 6-milimetrowej blachy stalowej. W części środkowej mieściła się miedziana wieżyczka z włazem wejściowym. Załoga składała się z pięciu osób, siedzących parami
i zwróconych do siebie plecami. Wprawiały one w ruch pedały,
a te z kolei za pomocą przekładni wał i obie śruby (dziobową
i rufową). Śruby można było ustawić w ten sposób, aby okręt
mógł się wynurzać lub zanurzać. Na wałach obrotowych śrub
umieszczono dwie pompy – powietrzną i balastową. Pompa powietrzna służyła do oczyszczania powietrza, gdyż tłoczyła zużyte
powietrze przez specjalny ładunek regeneracyjny skonstruowany
przez Drzewieckiego. Za pomocą pompy wodnej opróżniano
zbiorniki balastowe. Ponadto ze specjalnego zbiornika w sposób
automatyczny uzupełniano tlen. Z wieżyczki wystawał peryskop
i rura wentylacyjna z zaworem bezzwrotnym. Peryskop wyposażony w zestaw pryzmatów i szkieł powiększających mógł być
obracany wokół swej osi, co zapewniało obserwację całego
horyzontu. Uzbrojenie składało się z dwóch min umieszczonych
w specjalnych niszach na dziobie i rufie. Miny były wyposażone
w specjalne poduszki gumowe, które napełniało się sprężonym
powietrzem z wnętrza i gdy okręt był już pod dnem atakowanego okrętu, zwalniano z zamocowania. Połączone linką, mając
dodatnią pływalność, wypływały i przywierały do kadłuba zwalczanego okrętu. Odpalano je zdalnie elektrycznie.
Okręt ten uzyskał uznanie admiralicji i nawet car Aleksander
III wyraził chęć obejrzenia go w działaniu. Drzewiecki postanowił
okoliczność tę wykorzystać. Okręt przewieziono do carskiej rezydencji w Gatczynie i zwodowano w Srebrnym Jeziorze, którego
wody wyróżniały się nadzwyczajną przezroczystością. W dniu
pokazu car z małżonką wypłynęli małą łódką na jezioro. Drzewiecki, korzystając z dużej przezroczystości wody, manewrował
okrętem wokół łodzi, a nawet przechodził pod nią. Gdy łódkę
zacumowano na przystani, Drzewiecki wynurzył okręt i dobił
do pomostu. Po otwarciu włazu wyszedł na ląd i skłoniwszy się
podał carycy bukiet orchidei mówiąc: „C`est le trybut de Neptune
a Votre Majesté”3).
Zachwycona caryca Maria Pietrowna nie szczędziła wynalazcy komplementów. Zadowolony car, dziękując Drzewieckiemu,
nakazał dyżurnemu generałowi zrelacjonować przebieg prób
ministrowi wojny Wannowskiemu, polecając jednocześnie możliwie szybko zbudować 50 takich okrętów.
Polecenie zrealizowano w ciągu roku, ale 25 okrętów wykonano w Paryżu. Podczas budowy wprowadzono małe zmiany, usunięto śrubę napędową z dziobu, a we wnętrzu zainstalowano przesuwane ciężary wzdłuż stępki, co miało spowodować korzystne przegłębienie. Oprócz pompy osuszającej typu
odśrodkowego ustawiono awaryjną pompę osuszającą oraz
urządzenie dozujące tlen. Załogę zmniejszono do trzech osób.
Robocza głębokość zanurzenia wynosiła 8 m. Pierwszy okręt
z tej serii był szczegółowo badany na morzu od maja do sierpnia 1882 r.
3)
Jest to dar Neptuna dla Waszego Majestatu.
strona
214
Próby wypadły pomyślnie. W czasie 57 dni pływania w rejonie portu wojennego Kronsztad okręt ten przebył pod wodą
96 godzin. Głębokość zanurzenie można było utrzymywać
z dokładnością do 20 cm. Na głębokości 8 m wewnątrz okrętu
było widno. Większość z wybudowanych okrętów podwodnych,
bo aż 34, przewieziono do Sewastopola i włączono do obrony
portów Morza Czarnego. Pozostałe 16 umieszczono w Kronsztadzie. Uważano, że będą one mogły brać na swój pokład dodatkowe uzbrojenie w postaci miny kotwicznej, aby ustawiać je
na kursie okrętów nawodnych przeciwnika [6].
W 1880 r. Drzewiecki opracował projekt pierwszej łodzi podwodnej z silnikiem elektrycznym i akumulatorami. Od 1888 r. jego
łodzie czteroosobowe przerabiano na dwumiejscowe z napędem
elektrycznym. W 1889 r. opracował pierwszy na świecie projekt
(niezrealizowany) 12-osobowej łodzi podwodnej napędzanej
silnikiem elektrycznym czerpiącym energię z akumulatorów.
W 1891 r. Drzewiecki powrócił z Rosji do Paryża, gdzie
w 1892 r. we francuskim Stowarzyszeniu Techniki Morskiej
przedstawił teorię obliczania śrub okrętowych. Konstruując
łodzie podwodne zajmował się także teoretycznymi zagadnieniami ruchu w ośrodkach ciekłych i gazowych. Wspomniane
rozważania teoretyczne znalazły następnie zastosowanie przy
obliczeniach konstrukcyjnych śmigieł samolotowych i jako pierwsza praktyczna metoda ich projektowania przyniosły autorowi
światową sławę.
W 1897 r. – za projekt 12-osobowej łodzi podwodnej z napędem elektrycznym i dwiema wyrzutniami torpedowymi na
sprężone powietrze – otrzymał drugą nagrodę w międzynarodowym konkursie we Francji (pierwszej nagrody nie przyznano). Wyrzutnie torpedowe jego pomysłu stosowała marynarka
francuska i rosyjska, a później także brytyjska, amerykańska,
niemiecka i włoska. W latach 1897–99 Drzewiecki przedstawił
pomysł tzw. pancerza wodnego, czyli stosowania warstwy wody
pomiędzy pancerzem i poszyciem kadłuba okrętów wojennych.
W 1908 r. zbudowano w Petersburgu 350-tonowy okręt podwodny, opracowany przy jego współpracy. Okręt był wyposażony
w silniki spalinowe używane w wynurzeniu. Za swe wynalazki
i konstrukcje okrętowe otrzymał brytyjski tytuł honorowy The
Naval Architect of Great Britain.
W 1893 r. opatentował silnik spalinowy bez koła zamachowego, a w 1898 r. jego ulepszoną odmianę. W latach dwudziestych
XX wieku opracował turbinę parową, którą zbudowano w 1926
roku w Szwajcarii.
Drugą ważną dziedziną badań i prac Drzewieckiego było
lotnictwo. Doświadczenia w tym zakresie rozpoczął w 1881
roku, badając siły działające na płaszczyzny nośne. W 1882
roku wybrano go na zastępcę przewodniczącego VII Oddziału
Żeglugi Powietrznej Cesarskiego Towarzystwa Technicznego
w Petersburgu, gdzie w kwietniu 1885 r. wygłosił swój pierwszy
publiczny odczyt o locie aerodynamicznym. W odczycie tym,
a także w opublikowanej w 1887 r. książce: Aeropłany w prirodie
postawił tezę, że dla aparatów latających cięższych od powietrza
niezbędne jest przyjęcie zasady płatowca, tj. aparatu poruszającego się w powietrzu z pewną prędkością i wytwarzającego
dzięki temu siłę nośną. Rewolucyjne na ówczesne czasy poglądy
przyjęto początkowo z dużą rezerwą, wynikającą z powszechnego przekonania, iż aparaty cięższe od powietrza mogą unosić
się tylko na zasadzie ornitopera (tzn. poruszając skrzydłami jak
ptaki) lub śmigłowca.
www.energetyka.eu
marzec
2008
L’Aéroplane „Drzewiecki”, 1913, L’Aérophile, Jan.15, 1913
L’Aéroplane „Drzewiecki”, 1913 przed startem,
L’Aérophile, Jan.15, 1913
W 1891 r. opublikował pracę Le vol piane, w której wyjaśnił
lot szybowy ptaków oraz artykuł L’aviation de demain (Lotnictwo
jutra) omawiający problem stateczności samolotu i przewidujący
przyszłą jego rolę.
Przez wiele lat zajmował się teorią obliczania śmigieł; podsumowanie jego osiągnięcia stanowi praca: Les hélices aeriennes
(Paryż 1909). Na podstawie pomysłu Drzewieckiego ok. 1909
roku francuska firma Ratmanoff uruchomiła produkcję śmigieł
samolotowych „Normale”, które używane były w wielu ówczesnych samolotach, dzięki dużej sprawności i znacznej liczbie
obrotów, jaką pozwalały rozwinąć (3000 obr/min). W tym samym
roku w znacznym stopniu przyczynił się do otwarcia Instytutu
Aerodynamicznego w Saint Cyr pod Wersalem, pierwszego
międzynarodowego ośrodka badawczego lotnictwa, dla którego
zaprojektował tunel aerodynamiczny i wagę aerodynamiczną.
Również w 1909 r. opatentował we Francji projekt samolotu
samostatecznego, którego prototyp „Canard” (kaczka) zaprezentowano w październiku 1912 r. na Międzynarodowym Salonie
Lotniczym w Paryżu. Był on wyposażony w śmigło pchające
i samoczynne urządzenia stabilizujące. Po przeprowadzeniu prób
aerodynamicznych modelu w tunelu aerodynamicznym Gustavea
Eiffla, samolot ten został zbudowany w 1912 r. i oblatany w 1913
roku, lecz rozbił się podczas prób w 1914 r.
W okresie międzywojennym Stefan Drzewiecki zajmował
się teorią lotu, konstrukcją śmigieł i turbin wodnych, uzyskując
kilka patentów. Był wielokrotnie nagradzany i wyróżniany, m.in.
w 1913 r. otrzymał we Francji wyróżnienie Chambre Syndicale
des Industries Aeronautiques.
marzec
2008
W 1917 r. opatentował śmigło przestawialne, czyli o nastawnym kącie natarcia (skoku łopat), a w 1934 r. samoprzestawialne. Skonstruował też wiatraczek o nastawnych łopatkach
i automatycznie regulowanej prędkości obrotowej, który w latach
dwudziestych był produkowany we Francji pod oznaczeniem SD
wraz z prądnicą zasilającą radiostacje pokładowe samolotów.
Sprzęt ten był również stosowany na samolotach używanych
w Polsce.
W 1920 r. jego praca: Theorie génerale de l’hélice została
odznaczona przez francuską Akademię Nauk w Paryżu jako
fundamentalna praca z dziedziny teorii śmigieł. W 1928 r. Zgromadzenie Ogólne Ligi Obrony Powietrznej Państwa /LOPP/ w
Polsce nadało mu tytuł honorowego członka LOPP. Przez wiele
lat był wiceprezesem Aeroklubu Francji.
W 1930 r. zaczął interesować się energią atomową i opracował podstawowe równania fizyki atomowej.
Przez całe życie podkreślał swą polskość. Do ostatnich
chwil swojego życia we Francji starał się Stefan Drzewiecki
o utrzymanie żywych kontaktów z Polską. W czasie jednego
ze spotkań z prof. Czesławem Witoszyńskim przekazał na jego
ręce dar pieniężny na budowę Instytutu Aerodynanicznego w
Warszawie. W testamencie zapisał Polsce wszystkie swoje prace
wraz z pracownią w Auteuil i całą biblioteką.
Zmarł 23 kwietnia 1938 w Paryżu i tam też został pochowany. Dla uczczenia jego pamięci w wielu miastach Polski ulice
nazwano jego imieniem. Ulice takie znajdują się między innymi
na Okęciu w Warszawie, w Poznaniu, Stargardzie Szczecińskim, Mielcu, Raciborzu, Białej Podlaskiej, Namysłowie i Jelczu
– Laskowicach.
Tomasz E. Kołakowski
LITERATURA
[1] Słownik polskich pionierów techniki pod redakcją Bolesława
Orłowskiego. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1984
[2] Inżynierowie polscy w XIX i XX wieku, tom VII, pod redakcją
Józefa Piłatowicza, Polskie Towarzystwo Historii Techniki.
Warszawa 2001
[3] Orłowski B., Historia techniki polskiej. Wydawnictwo Instytutu
Technologii Eksploatacji, Radom 2006
[4] Jungowski E.: O pionierach polskiej myśli lotniczej. Warszawa
1967
[5] Konieczny J.R., Malinowski T.: Mała encyklopedia lotników
polskich. Warszawa 1983
[6] Januszewski S.: Tajne wynalazki lotnicze Polaków. Rosja 1870-1917, Wrocław 1998
[7] Burdecki F.: Opanowanie materii. Warszawa 1937
[8] Cynk J.B.: Polisch Aircraft 1893-1939. London 1971
[9] http://www.op.osw.pl/ „Okręty podwodne fantazja i rzeczywistość” Sławomir Sutkowski
[10] http://www.philately.com
[11] http://www.ampolinstitute.org
www.energetyka.eu
strona
215